Burkológörbe-analízis (demoduláció) a korai hibaészleléshez
Burkológörbe-elemzés — also called demoduláció vagy nagy frekvenciájú burkolat-elemzés — egy olyan jelfeldolgozási technika a rezgéselemzés amely egy kezdeti hibalehetőség korai szakaszának finom, ismétlődő ütéseit nyeri ki a futó gépezet zajos háttérvibráció-zujaból. Ez az egyetlen legerősebb eszköz a gördülő elemekből álló csapágyakban és fogaskerékhajtásmukkban bekövetkező kezdődő károsodások feltárásához. A mikroszkopikus repedések, leválások és felületi hibák mindegyike alacsony energiájú, nagy frekvenciájú feszültséghullámok kitöréseinek generálnak minden alkalommal, amikor egy gördülő elem vagy fogaskerék-fog a hibára ütközik, és az burkolat-elemzés az az eljárás, amely helyreállítja azokat a kitöréseket és felfedezheti az ismétlődésük frekvenciáját.
1. Meghatározás: Mit érzékel a burkolat-elemzés
Amikor egy gördülő elem átgurul egy apró gödörkön vagy repedésen egy csapágy futópályáján, nem simított szinuszhullámot, hanem éles, kalapácsütés-szerű ütést produkál. Minden ütés rövid és nagyon kis energiát hordoz, de gerjeszti a természetes csengést (a rezonancia) a csapágynak, az érzékelőnek és a körülvevő szerkezetnek nagy frekvencián, jellemzően több kilohertz. Ezek az ütések pontos, a csapágy geometriája és a tengely fordulatszáma által irányított sebességgel ismétlődnek. A burkolat-elemzés azokat a nagy frekvenciájú csengéseket olyan hordozó kezelné, amely be- és kikapcsol — modulálódik — az ismétlődő ütögetéssel, és visszafelé dolgozva helyreállítja a modulációs mintát. Az eredmény az elemzőt nem csak azt közli, hogy hogy valami ütközik, de milyen gyakran, és ezért which part a csapágynak sérül.
2. Miért nem elegendő a szokásos FFT
Az ezekből az kezdeti ütödésekből származó energia általában túl kicsi, és túl magas frekvencián helyezkedik el ahhoz, hogy egy szokásos sebességi spektrum által előállított FFT. Szokásos méréskor az ütköző energia a szélessávú zaj padlóban rejtve marad, és teljesen elnyomódik a nagy, alacsony frekvenciájú csúcsok által, amelyeket a kiegyensúlyozatlanság, eltérés és mechanikai lazaság. A plain spectrum, in other words, is dominated by the machine’s healthy 1× and 2× vibration, while the diagnostic information about an emerging bearing fault hides up in the high-frequency region where nobody is looking. Demoduláció létezik pontosan arra, hogy eltávolítsa ezt az alacsony frekvenciájú zajt és emelje ki a modulált hibajelzést a zajból.
3. Az envelope analízis folyamata
A technika elkülöníti a magas frekvenciájú csengést, majd méri annak ismétlési rátáját. A gyakorlatban négy lépésen keresztül halad:
- Sáváteresztő szűrés: A nyers jel a gyorsulásmérő először egy felüláteresztő vagy sávszűrő. szűrőn keresztül halad. Ez eltávolítja az erős alacsony frekvenciájú rezgést (általában körülbelül 1 kHz vagy 5 kHz alatti minden komponenst) és megtartja csak a magas frekvenciájú csengést és az ütödések által létrehozott stresszlökéseket. A sáv kiválasztása olyan módon, hogy egy szerkezeti rezonanciára helyezkedik el, maximalizálja az érzékenységet.
- Helyesbítés: A szűrt magas frekvenciájú jel ezután egyenirányított, negatív félperiódusát felfelé forgatva, így csak a csengés nagysága marad meg. Ez a lépés előkészíti a jelet az enveloping-hoz.
- Enveloping (aluláteresztő szűrés): A aluláteresztő szűrő az egyenirányított jelre kerül alkalmazásra. Simítja a gyors vivőhullám-oszcillációt, és csak a lassan változó körvonalat hagyja hátra — az “envelope”-ot —, amely az amplitúdó-modulációs mintázatot, vagyis az eredeti ütödések ismétlési rátáját mutatja meg.
- A burkológörbe FFT-je: Végül az erre az envelope-ra egy FFT-t hajtunk végre időhullámforma. Az eredményül kapott burkológörbe spektrum tiszta csúcsokat jelenít meg a repetitív ütödések frekvenciáján, mentesítve az alacsony frekvenciájú géprezgéstől, amely korábban kitakarták őket.
4. Hibák diagnosztizálása az envelope spektrummal
Az envelope spektrumban lévő csúcsok a csapágy számított csapágyhiba-frekvenciáklépésével illeszkednek. A mért csúcs ismert frekvenciára való összehasonlításával az analizátor pontosan meg tudja határozni a hiba helyét:
- BPFO (Ball Pass Frequency, Outer race): a hibrid külső versenypályán.
- BPFI (Ball Pass Frequency, Inner race): a forgó belső versenypályán. Ez a csúcs általában oldalsávok spaced at 1× üzemi fordulatszám mivel a hiba egyszer fordulatonként be- és kikerül a terhelési zónából.
- BSF (Ball Spin Frequency): a gördülőelemek maguk valamelyikén lévő hiba.
- FTF (Alapvető kosárfrekvencia): a készlet leggyorsabb része, amely a gördülőelemeket tartó ketrec hibájára utal.
Ugyanez az elv vonatkozik a fogaskerekekre is: egy repedésbe, illetve letört fogkerék egyszer fordulatonként hat, így az burkológospektrum a fogaskerék futási sebességénél mutat egy csúcsot, amelyet gyakran oldalsávok vesznek körül. Ha a csapágy furatát, golyószámát és sebességét az exact cél frekvenciákká szeretné átalakítani a mérés előtt, az analista használhatja a Csapágyhiba-gyakorisági kalkulátor; fogaskerekmosásnál ugyanez a Fogaskerék-hálózati frekvencia kalkulátor szolgál erre a célra. Az harmonikus minta olvasása önmagában egy forma csapágyhiba diagnózis: a felharmonikusok száma és magassága a burkológospektrumban korrelál azzal, mennyire előrehaladott a károsodás.
5. A burkóelemzés helye a terepen
A burkóelemzés a komolyabb állapotfelügyelet program alapvető képessége, és a modern hordozható analizátorok rendszeresen számítják a szokásos spektrummal együtt. Az évszázados terep munkában egy karbantartási csapat gyakran először egy gépet egyensúlyozni és az általános állapotát ellenőrizni: egy olyan eszköz, mint a Balanset-1A szélsávi rezgéseket és az 1×-t méri amplitúdó és fázis needed for terepkiegyenlítés, miközben egy kiegészítő burkózási csatorna megerősíti, hogy az alatta lévő csapágyak megfelelőek az egyensúlyozási munka aláírása előtt. Az első csapágy probléma elkérésének van értéke, mivel egy olyan gép egyensúlyozása, amelynek csapágyai már megsérültek, csak a tünetet takar.
6. A korai detektálás ereje
A burkóelemzés meghatározó előnye az érzékenység. Hónapokkal — néha egy évvel — korábban jellemezheti a csapágy vagy fogaskerék hibáját, mint ugyanez a hiba akkora lenne a szokásos sebesség spektrumban, vagy elég hőt sugárzana az alatti termográfiamegjelenítéshez. Ez a hosszú időtartam az, ami pontosan egy korai figyelmeztetés értéke: a karbantartás megtervezhető, alkatrészek rendelhetők, és a javítás ütemezhetó az üzemszünetbe, ahelyett hogy a hirtelen meghibásodás kényszerednie. A szélesebb prediktív karbantartáskontextusában a demodulációval nyújtott kiterjesztett előjelzés az, ami megakadályozza a katasztrofális meghibásodásokat és az azok által okozott drága másodlagos károsodásokat.
